辽宁典型工矿区与污灌区土壤重金属污染状况及原因

对辽宁省几个典型工矿区以及污灌区土壤重金属污染状况进行调查研究,结果表明:调查区土壤重金属含量绝大多数高于土壤背景值,尤其工矿区附近土壤Cd、Pb、Cu和污灌区的Cd、Hg的污染状况应该引起足够的重视;重金属元素间存在着一定的伴生规律;土壤中重金属污染物主要来源于工矿开发、废岩、尾矿泥、大气飘尘以及污水灌溉等。     

南通市城市边缘带土壤重金属污染现状及评价

通过对不同土地利用方式下的7个样区进行系统的采样测定,对南通城市边缘带土壤重金属富集与污染状况进行了分析与评价。结果显示,研究区土壤未发生明显的重金属污染。但3个样区的土壤有轻度的重金属污染现象,Zn是发生富集最普遍的元素,约76%的样点土壤Zn富集指数>1,18%的样点土壤出现Zn的轻度污染。Cu、Pb等重金属元素导致的污染也在零星样点被发现。方差分析表明,土地利用方式不是导致研究区土壤重金属含量空间差异的主要因素,而土壤类型、样区空间环境与土壤重金属含量及富集、污染有相对密切的关系。     

基于空间结构特征的土壤Cu、Pb来源解析—以北京市东南郊污灌区为例

【目的】 本研究旨在通过分析污染物空间结构特征解析典型污灌区土壤重金属污染成因。 【方法】 本文以北京市东南郊污灌区为例,在整个区域均匀布点,按1 km × 1 km密度采样,共采集土壤样品376个。每个样点为10 m × 10 m正方形,在四个顶点和中心点取0—20 cm表层土壤,均匀混合后用四分法从中选取1 kg土壤,作为代表该点的混合样品。Cu和Pb重金属含量采用原子吸收火焰法进行测定,利用Variowin2.0和ArcGIS10.2软件分析重金属空间结构及分布特征,解析其污染成因。 【结果】 研究区域土壤Cu和Pb空间结构均为套合结构,其块金值与基台值的比值在25%～75%之间。Cu和Pb的空间分布与河流走向密切相关,在西北–东南方向空间相关性较强,其高值区主要分布在研究区域中北部的凉水河流域、西部的永定河流域以及通州的东北部。 【结论】 污水灌溉和成土母质是研究区域土壤重金属的主要来源。由污水灌溉等小尺度因素主导的土壤Cu和Pb元素空间自相关距离分别为11.35 km和9.49 km;由成土母质等大尺度因素主导的空间自相关距离分别为26.65 km和31.70 km。通过分析不同尺度因素对区域土壤重金属含量空间分布的影响,可揭示土壤重金属污染成因,这种思路可为其他区域开展土壤重金属污染成因研究提供借鉴。      

绿色食品产地土壤重金属空间分布与污染评价

为研究绿色无公害食品产地土壤重金属的含量与分布状况,以慈溪市周巷镇为研究区,利用综合指数法对土壤中重金属的含量进行评价,应用地统计学的方法分析土壤重金属含量的空间变化,并绘制土壤重金属的空间分布图。结果表明：以当地土壤重金属的自然背景为评价标准,所研究的8种重金属单项污染指数均大于1,说明8种重金属在该区均产生污染。以内梅罗指数法计算的土壤重金属综合污染指数为1.54,处于轻微污染的级别。研究区由北向南随地理位置和土地利用方式的不同,土壤中重金属含量有逐渐增高的趋势。不同剖面土壤重金属含量的研究表明,土壤中重金属有表聚和亚表聚的特征,随取样层次的加深,土壤中的重金属含量逐渐减少,说明土壤中的重金属含量受到人类活动的强烈影响。     

红透山铜尾矿重金属分布及其对土壤重金属污染的影响

通过对红透山铜尾矿重金属分布及尾矿区和农田区土壤重金属污染状况进行研究,结果显示:尾矿中四种重金属Cu、Zn、Pb、Cd均出现不同程度的淋滤-富集现象,对周围土壤存在较大的环境威胁。尾矿区土壤综合污染指数16.27,达重污染程度;周围农田土壤为轻度污染,综合污染指数1.29。四种重金属的污染状况分别为:Cd、Cu为重度污染,Zn为轻度污染,Pb为安全级别。     

基于模糊集理论的土壤重金属污染空间预测

基于54个土壤表层样品重金属全量浓度实验室测定数据,应用模糊c-均值算法对南京城市边缘带化工园附近20km^2样区内土壤重金属浓度进行了连续分类,对样点土壤的隶属度进行空间普通克里格插值,实现样区土壤重金属浓度和污染状况的空间预测.结果表明,样区土壤中重金属Cu、Zn、Cr、As和Cd的浓度均低于国家土壤环境质量标准,未发生污染;受工业、交通排放的影响,样区左侧和南部Cu、Zn、Cr、As较高,个别区域有Zn、Cr富集现象.Hg为样区主要的土壤重金属污染元素,土壤Hg污染主要发生在蔬菜基地及滁河流经区,较为严重的Hg污染土壤集中分布在样区中部的蔬菜基地.与利用样点测定数据直接插值的空间预测方法相比,基于模糊集理论的土壤污染空间预测方法可获得较好的预测效果.     

辽西滨海矿集区重金属污染与评价

对辽西滨海矿集区的金属矿产开发区、冶炼厂以及污灌区土壤重金属污染状况进行研究与评价。结果表明,土壤重金属含量绝大多数高于土壤背景值,尤其 Cd、Pb、Zn 的污染状况更应该引起足够的重视。重金属总量及其有效态含量间存在着一定的伴生规律。按地累积指数法评价的结果是,金属矿山开采区重金属污染程度较为严重;根据次生相与原生相分布比法评价的结果是,金属冶炼厂附近人为污染程度更重。污染物主要来源于矿产开发、废岩、尾矿泥、选矿废水以及大气飘尘等。     

基于地统计学的樱桃园土壤重金属污染评价及来源解析

为研究天水市樱桃园土壤重金属污染的空间分布特征,实地采集0~20 cm土壤样品,测定重金属Pb、Cd、Cr、Cu、Zn含量,并运用多元统计分析等方法定量分析了研究区土壤表层重金属污染程度。结果表明:以甘肃省土壤背景值作为评价标准,除Cd元素外,其他元素的均值都超过了甘肃省土壤背景值;从土壤重金属元素空间分布格局来看,研究区东北部土壤重金属污染较西南部严重;从土壤重金属元素污染源来看,造成樱桃园土壤重金属污染最主要的因素为成土母质、农药;5种重金属元素均存在不同来源的污染,污染来源不单一,属于混合源污染。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

奎河污灌区土壤重金属As变化系统动力学分析

污灌污染是一个亟待解决的土壤环境问题,研究污灌区土壤重金属污染状况及其动态对于土壤重金属污染修复具有现实意义。该文以奎河污灌区为例,通过文献资料搜集和现场监测获取相关数据,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价了污灌区重金属污染状况,结果表明土壤As轻度污染,水田样点超标率达89.93%,旱地样点超标率达82.39%,水田综合污染指数为1.39,旱地综合污染指数为1.19。以As为例,采用系统动力学方法分析了As含量的变化。结果表明在当前种植制度下,土壤As的消除是一个漫长的过程,需要到2016年土壤As质量分数才会降低到30mg/kg以下,2024年后才会低于25mg/kg,达到当地土壤As背景值更需要到2073年。清除作物秸秆和根系对于消除土壤As污染有益,尤其是远期效果明显,而表层土壤的流失对于土壤As的清除作用显著。     

土壤重金属污染现状与修复技术研究进展

阐述了土壤重金属污染物的来源和重金属污染土壤修复技术研究现状,分析了各种修复技术的优缺点、实用性与发展动态,为土壤重金属污染综合治理与修复提出了新的思路。     

蚯蚓在土壤重金属污染及其修复中的应用研究进展

蚯蚓作为主要的大型土壤动物类群,对土壤环境改善起到了重要的作用,本文在系统分析、归纳总结国内外相关领域研究成果的基础上,综述了蚯蚓在土壤重金属污染及其修复中的应用研究进展,主要包括:蚯蚓作为土壤重金属污染的指示生物,蚯蚓对重金属的富集与释放,重金属对蚯蚓生理生态的影响研究,蚯蚓在土壤重金属污染修复中的作用机制,蚯蚓与植物、微生物的协同作用,以及蚯蚓粪作为重金属污染修复剂的潜力分析等.在此基础上,概括提出了蚯蚓在重金属污染土壤修复领域面临的主要问题.     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过"土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导"等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。     

基于铅稳定同位素的多金属复合污染土壤源解析新思路——以西南地区某矿区农田为例

我国土壤环境质量状况不容乐观，多金属复合污染问题突出。识别土壤多金属污染成因，是土壤污染源头预防与长效治理修复的关键。铅稳定同位素是一种强有力的源解析手段，基于不同环境样品之间存在的特异性铅同位素比值，能够定量解析潜在污染源对于土壤重金属积累的贡献率。然而不同来源环境样品之间常存在同位素信号交叠的问题，这种情形严重影响同位素源解析技术的应用。本文以我国西南某矿区典型多金属复合污染农田土壤为例，基于铅稳定同位素分析，结合矿物学分析，对土壤铅来源进行定量解析，并针对其它重金属来源进行外推。同位素源解析结果表明，人为源对于土壤重金属的贡献率高达61% ~ 89%，矿渣浸沥与矿区道路扬尘为主要的污染途径。矿物学分析能够辅助印证铅稳定同位素分析结果，在一定程度上克服由于污染源信号重叠造成的源解析困难。通过相关分析，可以将铅同位素源解析的结果合理外推，在一定程度上解释其它重金属元素的来源。本文提出的源解析新思路能够高效、准确地解析多金属复合污染土壤中重金属元素的来源，尤其适用于我国土壤多金属复合污染集中连片存在、成因复杂的现状，具有很强的现实意义。     

基于主成分分析的沈阳地区水稻土镉污染修复剂修复效果评估

土壤是人类赖以生存发展的重要资源,但目前我国的土壤重金属污染问题带来的威胁日益加重。为了比较不同类别的修复剂对于镉污染水稻土的修复效果,通过盆栽培养实验,研究了以含磷物质、碳酸钙、生物炭、贝壳粉以及巯基化天然矿物为主要成分的六类重金属土壤修复剂在不同的用量条件下对水稻土土壤特性、重金属镉的生物有效性及作物中重金属含量等三个方面的影响。利用主成分分析的多元统计学方法将具有较高相关性的众多评价指标在保证原始数据信息损失最少的情况下用三个综合评价指标取代,客观确定指标权重并进行综合得分排序分级。结果表明,六类修复剂均可显著降低水稻土镉的生物有效性,降低稻米中镉的含量。根据评价结果得出主要成分为碳酸钙的修复剂效果为最佳,主要成分为生物炭的修复剂与主要成分为含磷物质的修复剂次之,巯基化天然矿物的修复效果最差。     

Heavy metal contamination of urban topsoils in a typical region of Loess Plateau,China

Purpose

Heavy metals pollution of city soil has become a serious environmental issue. Attention has been given to the issue of soil contamination in big cities, but little research has been done in the Loess Plateau, which is the largest loess deposition area in the world. The aim of this study was to assess the contamination of topsoil.

Materials and methods

Forty soil samples were collected from different districts and sieved through nylon sieves. The coarse particles (2 mm) were used to determine pH and electrical conductivity using a suspension of 1:5 soil to deionized water. The fine particles (150 μm) were used to determine soil organic matter and selected heavy metals. Metals were measured in digested solutions by a flame atomic absorption spectrophotometer.

Results and discussion

The mean concentrations of heavy metals in urban soils in the study area are significantly lower than the mean concentrations across China. The integrated pollution index was determined to be 1.13, indicating moderate pollution. Weathering of parent material, the use of pesticide and fertilizer, discharge of waste from traffic, wastes from commodities and industry, and coal combustion are considered to be the main sources of heavy metal pollution in the study area.

Conclusions

The results indicate that, at least in the study area, land use greatly influences the soil quality and heavy metal contents in urban topsoils. Soil backfill may change heavy metal contents to some extent. Deep digging and backfill can be effectively used for the remediation of heavy metal contaminated soil and sediments.     

稳定同位素示踪土壤中重金属环境行为的研究进展

随随着以多接收器电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）为代表的高精度质谱分析技术的革命性突破,稳定同位素的研究取得了跨越式发展。重金属稳定同位素成为了示踪土壤环境介质中重金属地球化学循环的有效工具,在识别污染来源、解析关键过程、跟踪环境行为等方面展现出极大的应用潜力。从同位素基本概念出发,系统介绍了利用重金属稳定同位素示踪土壤环境重金属污染的来源与归趋、土壤-植物体系重金属元素的迁移转化以及金属纳米颗粒的环境过程等方面的研究进展,并进一步总结了氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合反应、生物作用等影响重金属稳定同位素分馏的相关机制,最后针对当前应用和研究现状,提出了拓展稳定同位素示踪重金属环境行为的潜在研究方向和研究内容,对土壤重金属污染防治及修复具有重要的指导意义。     

利用粘粒矿物修复重金属污染农业土壤研究进展

Heavy metal contamination of agricultural soils poses risks and hazards to humans.The remediation of heavy metal-polluted soils has become a hot topic in environmental science and engineering.In this review,the application of clay minerals for the remediation of heavy metal-polluted agricultural soils is summarized,in terms of their remediation effects and mechanisms,influencing factors,and future focus.Typical clay minerals,natural sepiolite,palygorskite,and bentonite,have been widely utilized for the in-situ immobilization of heavy metals in soils,especially Cd-polluted paddy soils and wastewater-irrigated farmland soils.Clay minerals are able to increase soil pH,decrease the chemical-extractable fractions and bioavailability of heavy metals in soils,and reduce the heavy metal contents in edible parts of plants.The immobilization effects have been confirmed in field-scale demonstrations and pot trials.Clay minerals can improve the environmental quality of soils and alleviate the hazards of heavy metals to plants.As main factors affecting the immobilization effects,the pH and water condition of soils have drawn academic attention.The remediation mechanisms mainly include liming,precipitation,and sorption effects.However,the molecular mechanisms of microscopic immobilization are unclear.Future studies should focus on the long-term stability and improvement of clay minerals in order to obtain a better remediation effect.     

Effect of the initial soil water saturation on the behaviour of a mixed LNAPL and heavy metal contaminated glaciofluvial deposit

Soil contamination by mixtures of petroleum hydrocarbons and heavy metals is common in urban and industrial localities. Interactions between these contaminants have an impact on the mobility and the management of contamination. We have characterized the modifications to the transport of heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn) in soil induced by residual light non‐aqueous phase liquid (LNAPL) for two conditions of trapping. Experiments on the elution of tracers and heavy metals in columns of soil were performed with a glaciofluvial material as the soil. Tracer experiments were modelled with the mobile–immobile (MIM) system of partial differential equations. The experiments were designed to compare water flow and metal transport in LNAPL‐contaminated soil with a control set. Residual LNAPL was trapped in water‐saturated and dry soil to ensure preferential wettability of soil surfaces, namely either water‐wet or LNAPL‐wet. In water‐wet soil columns, LNAPL decreased water flow by two orders of magnitude and increased the fraction of immobile water. Solute residence times (SRTs) suggested that heavy metals resided mainly in mobile water where the reaction time was sufficient to reach steady‐state retention. The SRTs also indicated that a fraction of the heavy metal flux diffused to the immobile water where its retention was limited by diffusion. Retention of heavy metals was significantly greater than in the control columns. In LNAPL‐wet soil columns, the obstruction of small pores and surface coating by residual LNAPL significantly decreased the attenuation capacity of the soil by decreasing the diffusion of heavy metals to immobile water and surface sites. Evidently, the individual behaviour of heavy metals can be significantly modified by non‐miscible organic contaminants. These modifications can have important implications for risk evaluation, contamination management and in situ remediation of soil that is contaminated by mixtures of petroleum hydrocarbons and heavy metals.     

土壤重金属迁移模拟研究的现状与展望

随着工业发展和废弃物的排放不断增加，土壤重金属污染已经成为一个世界性环境问题。土壤重金属的分布转化以及污染修复的研究受到广泛关注，数学模型及计算机模拟研究成为重要的研究手段。该文对土壤重金属迁移的模拟研究的进展进行了回顾与归纳，集中阐述了对流弥散和经验随机两大类模型的特点和应用，并指出了研究中存在的问题及今后研究的发展方向。将数学模拟与土壤重金属信息系统及地理信息系统GIS的有机结合，将有可能为环境保护和农业决策提供新的重要依据。